RU2448180C2 - Preparation method of microcrystalline aluminium-silicone alloy combination - Google Patents
Preparation method of microcrystalline aluminium-silicone alloy combination Download PDFInfo
- Publication number
- RU2448180C2 RU2448180C2 RU2010124723/02A RU2010124723A RU2448180C2 RU 2448180 C2 RU2448180 C2 RU 2448180C2 RU 2010124723/02 A RU2010124723/02 A RU 2010124723/02A RU 2010124723 A RU2010124723 A RU 2010124723A RU 2448180 C2 RU2448180 C2 RU 2448180C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- silicone
- melt
- temperature
- aluminum
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 title abstract 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 47
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 abstract 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии и, в частности к технологии получения алюминиево-кремниевой лигатуры с содержанием кремния более 20%.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy and, in particular, to a technology for producing aluminum-silicon alloys with a silicon content of more than 20%.
Известен способ, в котором кремний вводится в жидком виде (патент №2266971 РФ. Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов). Заливку кремния ведут в расплав алюминия или его сплав.A known method in which silicon is introduced in liquid form (patent No. 2266971 of the Russian Federation. A method of producing aluminum-silicon alloys). Silicon is poured into the molten aluminum or its alloy.
Данный способ предусматривает применение энергоемкого плавильного оборудования для расплавления кремния (Тплавления Si=1430÷1450°С), тем самым увеличиваются затраты на энергоносители и дополнительное оборудование. При данных способах получения не достигается мелкокристаллической структуры Al-Si сплава, которая в дальнейшем наследуется в структуре отливки.This method involves the use of energy-intensive melting equipment for melting silicon ( melting point Si = 1430 ÷ 1450 ° C), thereby increasing energy costs and additional equipment. With these production methods, the crystalline structure of the Al-Si alloy is not achieved, which is subsequently inherited in the structure of the casting.
Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов описан в патенте №2180013 РФ. Способ переплава пылевидных отходов кремния в среде твердожидкого алюминия. Данный способ предусматривает приготовление расплава алюминий-кремний, порционный ввод смеси промасленной стружки и пылевидного кремния, замешивание порций в расплав при температуре, близкой Тликвидус, для получения после замешивания твердожидкого состояния.A method of producing aluminum-silicon alloys is described in patent No. 2180013 of the Russian Federation. Method for remelting silicon dusty wastes in solid-liquid aluminum. This method involves the preparation of an aluminum-silicon melt, the portioned injection of a mixture of oiled chips and pulverized silicon, kneading portions into the melt at a temperature close to T liquidus , to obtain a solid-liquid state after mixing.
Недостатком является использование в качестве носителя пылевидного кремния промасленной алюминиевой стружки, которая не позволяет получать сплав с содержанием кремния более 20%, и загрязнение расплава окислами, которые образуются в результате взаимодействия расплава и промасленной стружки.The disadvantage is the use of oiled aluminum chips as a carrier of pulverized silicon, which does not allow to obtain an alloy with a silicon content of more than 20%, and the pollution of the melt by oxides, which are formed as a result of the interaction of the melt and oiled chips.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является изобретение, описанное в патенте №2365651 РФ. Способ низкотемпературного получения мелкокристаллической высококремнистой алюминиево-кремниевой лигатуры.The closest in combination of essential features is the invention described in patent No. 2365651 of the Russian Federation. The method of obtaining low-temperature fine crystalline high-silicon aluminum-silicon alloys.
Данный способ предусматривает получение предварительного сплава с использованием кристаллического кремния, подготовку механоактивированной смеси порошков алюминия и кремния, ввод в расплав на 20÷50°С выше температуры солидуса.This method involves obtaining a preliminary alloy using crystalline silicon, preparing a mechanically activated mixture of aluminum and silicon powders, introducing it into the melt 20 ÷ 50 ° C above the solidus temperature.
Недостатком является применение дополнительного оборудования для приготовления смеси порошков, трудоемкость способа приготовления смеси порошков и возможность содержания большого количества железа из-за истирания мелющих шаров при механоактивации.The disadvantage is the use of additional equipment for preparing a mixture of powders, the complexity of the method of preparing a mixture of powders and the possibility of containing a large amount of iron due to abrasion of grinding balls during mechanical activation.
Техническим результатом является получение мелкокристаллической высококремнистой лигатуры Al-Si с содержанием кремния более 20% с использованием в качестве шихтовых материалов электротехнических отходов алюминия и отходов кристаллического кремния.The technical result is to obtain a fine crystalline high-silicon Al-Si ligature with a silicon content of more than 20% using electrical waste aluminum and crystalline silicon waste as charge materials.
Технический результат достигается тем, что расплавляют алюминий, вводят кремний в расплав и перемешивают, при этом осуществляют расплавление алюминия в виде отходов электротехнического алюминия, в расплав которого вводят кремний в виде отходов кристаллического кремния фракции от 2 до 10 мм в количестве 40÷45% от массы вводимого кремния при температуре расплава на 10÷20°С выше температуры ликвидуса для получения расплава с интервалом кристаллизации не менее 30°С, далее охлаждают расплав до твердожидкого состояния и вводят вторую порцию кремния той же фракции в количестве 40÷45% от массы вводимого кремния, перемешивают и выдерживают при температуре ввода второй порции кремния в течение 15÷20 минут, третью порцию кремния фракции менее 2 мм вводят в количестве 5÷15% от массы вводимого кремния при температуре выше температуры солидуса на 20÷40°С, перемешивают и выдерживают до полного растворения кремния.The technical result is achieved by the fact that aluminum is melted, silicon is introduced into the melt and mixed, while aluminum is melted in the form of waste electrical aluminum, silicon is introduced into the melt in the form of waste of crystalline silicon fractions from 2 to 10 mm in an amount of 40 ÷ 45% of the mass of introduced silicon at a melt temperature of 10 ÷ 20 ° C higher than the liquidus temperature to obtain a melt with a crystallization interval of at least 30 ° C, then cool the melt to a solid-liquid state and introduce a second portion of silicon the same fraction in an amount of 40–45% of the mass of silicon introduced, is mixed and kept at a temperature of introducing a second portion of silicon for 15–20 minutes, a third portion of silicon of a fraction of less than 2 mm is introduced in an amount of 5–15% of the mass of silicon introduced at at a temperature higher than the solidus temperature by 20 ÷ 40 ° C, mix and maintain until the silicon is completely dissolved.
В ходе получения расплава алюминия с температурой на 10÷20°С выше температуры ликвидуса происходит подготовка расплава для оптимального введения и усвоения кристаллического кремния. Увеличение температуры приводит к повышению энергозатрат и увеличению времени плавки.In the process of obtaining an aluminum melt with a temperature 10 ÷ 20 ° C above the liquidus temperature, the melt is prepared for optimal introduction and assimilation of crystalline silicon. An increase in temperature leads to an increase in energy consumption and an increase in melting time.
Первоначальное введение отходов кристаллического кремния фракцией от 2 до 10 мм способствует быстрому усвоению кремния по сравнению с более крупной фракцией кремния и переработке отходов, которые являются более дешевыми. Кремний в количестве 40-45% обеспечивает интервал кристаллизации расплава 30°С, большее количество кремния сужает интервал кристаллизации расплава.The initial introduction of crystalline silicon waste with a fraction of 2 to 10 mm promotes the rapid absorption of silicon compared to a larger silicon fraction and the processing of waste, which is cheaper. Silicon in an amount of 40-45% provides a melt crystallization interval of 30 ° C; a larger amount of silicon narrows the melt crystallization interval.
В ходе температурной выдержки происходит усвоение введенного кремния.During temperature exposure, the introduced silicon is absorbed.
Порционное введение второй части кремния необходимо для перехода расплава в заэвтектическую концентрацию. Меньшее введение будет способствовать образованию эвтектической концентрации, при которой не образуется интервала кристаллизации. Твердожидкий расплав обеспечивает лучшее смачивание кремния и предотвращает его всплывание.Batch introduction of the second part of silicon is necessary for the transition of the melt into a hypereutectic concentration. A smaller introduction will contribute to the formation of a eutectic concentration at which a crystallization interval does not form. The solid-liquid melt provides better wetting of silicon and prevents its floating.
В ходе изотемпературной выдержки происходит растворение введенного кремния.During isothermal exposure, the introduced silicon dissolves.
Введение третьей порции пылевидного кремния в количестве 5÷15% от массы вводимого кремния обеспечивает не только необходимую концентрацию кремния в лигатурном расплаве, но и способствует измельчению кристаллов первичного кремния в готовой лигатуре. Данная порция вводится в твердожидкий расплав из-за низкой насыпной плотности порошка с целью предотвращения его всплывания и окисления.The introduction of the third portion of pulverized silicon in an amount of 5-15% by weight of the introduced silicon provides not only the necessary concentration of silicon in the ligature melt, but also contributes to the grinding of primary silicon crystals in the finished ligature. This portion is introduced into the solid-liquid melt due to the low bulk density of the powder in order to prevent its floating and oxidation.
В ходе температурной выдержки происходит усвоение введенного кремния.During temperature exposure, the introduced silicon is absorbed.
В ходе перегрева лигатурного расплава на 50÷100°С выше температуры ликвидуса происходит полное усвоение кремния и его равномерное распределение по всему объему расплава. Перегрев расплава на большую температуру приводит к всплыванию дисперсных частиц кремния на поверхность расплава, дополнительным энергозатратам и снижению производительности. Перегрев на меньшую температуру не обеспечивает полного растворения кремния и оптимальной однородности расплава.During the overheating of the
В ходе кристаллизации лигатурного расплава со скоростью не менее 102÷103 °С/сек происходит формирование дисперсной микроструктуры получаемой лигатуры. Меньшая скорость приводит к росту кристаллов первичного кремния в получаемой лигатуре.During crystallization of the ligature melt at a rate of at least 10 2 ÷ 10 3 ° C / sec, the formation of a dispersed microstructure of the resulting ligature occurs. A lower speed leads to the growth of primary silicon crystals in the resulting ligature.
Данная лигатура является основой для приготовления сплавов системы Al-Si с мелкокристаллической структурой и повышенными механическими свойствами.This ligature is the basis for the preparation of alloys of the Al-Si system with a fine-crystalline structure and enhanced mechanical properties.
Предлагаемый способ осуществляется в печи сопротивления с графито-шамотным тиглем.The proposed method is carried out in a resistance furnace with a graphite-chamotte crucible.
Пример выполнения способаAn example of the method
Масса плавки 10 кг. В печь сопротивления типа СНОЛ с графито-шамотным тиглем загружали 8 кг отходов электротехнического алюминия. После расплавления осуществляли нагрев расплава до температуры 680°С, затем в полученный расплав вводили 0,9 кг отходов кристаллического кремния, фракцией от 2 до 10 мм, перемешивали и выдерживали с понижением температуры до 580°С. Выдержка должна составлять не менее 15 мин для полного растворения кремния. Ввод при температуре 580°С второй порции отходов кристаллического кремния фракцией от 2 до 10 мм в количестве 0,8 кг, перемешивали и выдерживали в течение 20 мин. Ввод третьей порции отходов кремния фракцией менее 2 мм в количестве 0,3 кг при температуре 580÷590°С, перемешивали и выдерживали с подъемом температуры до температуры ликвидуса. Выдержка должна составлять не менее 15 мин. Затем полученный расплав перегревали до температуры 750°С и кристаллизовали в валковом кристаллизаторе со скоростью 103°С/сек.Smelting mass 10 kg. In a resistance furnace of the SNOL type with a chamotte-graphite crucible, 8 kg of waste electrical aluminum was charged. After melting, the melt was heated to a temperature of 680 ° C, then 0.9 kg of crystalline silicon waste, a fraction from 2 to 10 mm, was introduced into the obtained melt, stirred and kept to lower temperature to 580 ° C. Exposure should be at least 15 minutes to completely dissolve silicon. The introduction at a temperature of 580 ° C of a second portion of crystalline silicon waste with a fraction of 2 to 10 mm in an amount of 0.8 kg was stirred and held for 20 minutes. The introduction of a third portion of silicon waste with a fraction of less than 2 mm in an amount of 0.3 kg at a temperature of 580–590 ° C was mixed and kept with increasing temperature to liquidus temperature. Exposure should be at least 15 minutes. Then, the obtained melt was overheated to a temperature of 750 ° C and crystallized in a roll mold at a rate of 10 3 ° C / sec.
На полученной лигатуре исследована микроструктура (фиг.1). С использованием данной лигатуры приготовлен бинарный эвтектический сплав, свойства которого представлены в табл.1.On the resulting ligature investigated microstructure (figure 1). Using this ligature, a binary eutectic alloy was prepared, the properties of which are presented in Table 1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010124723/02A RU2448180C2 (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Preparation method of microcrystalline aluminium-silicone alloy combination |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010124723/02A RU2448180C2 (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Preparation method of microcrystalline aluminium-silicone alloy combination |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010124723A RU2010124723A (en) | 2011-12-27 |
| RU2448180C2 true RU2448180C2 (en) | 2012-04-20 |
Family
ID=45782100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010124723/02A RU2448180C2 (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Preparation method of microcrystalline aluminium-silicone alloy combination |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2448180C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2561380C2 (en) * | 2013-12-24 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Method of microtubes production |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116970821B (en) * | 2023-04-19 | 2025-09-12 | 福建科源新材料股份有限公司 | A low-burning-loss high-silicon aluminum alloy smelting process |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2180013C1 (en) * | 2000-07-17 | 2002-02-27 | Гаврилин Игорь Васильевич | Process of remelting of dust-like silicon waste in medium of solid-liquid aluminum |
| RU2266971C1 (en) * | 2004-05-25 | 2005-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" | Method of production of aluminum-and-silicon alloys |
| RU2365651C2 (en) * | 2007-07-17 | 2009-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Method of low-temperature production of fine-crystalline high-silicon aluminium-silicon alloy |
-
2010
- 2010-06-16 RU RU2010124723/02A patent/RU2448180C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2180013C1 (en) * | 2000-07-17 | 2002-02-27 | Гаврилин Игорь Васильевич | Process of remelting of dust-like silicon waste in medium of solid-liquid aluminum |
| RU2266971C1 (en) * | 2004-05-25 | 2005-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" | Method of production of aluminum-and-silicon alloys |
| RU2365651C2 (en) * | 2007-07-17 | 2009-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Method of low-temperature production of fine-crystalline high-silicon aluminium-silicon alloy |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2561380C2 (en) * | 2013-12-24 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Method of microtubes production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010124723A (en) | 2011-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101342297B1 (en) | Apparatus and method for producing liquid-solid metal composites | |
| CN102199713B (en) | Long-life and anti-decay Al-Si alloy grain refiner and preparation method thereof | |
| Darvishi et al. | The mutual effect of iron and manganese on microstructure and mechanical properties of aluminium-silicon alloy | |
| CN101892404B (en) | Method for preparing zinc-titanium intermediate alloy | |
| JP2008522831A5 (en) | ||
| CN101696479B (en) | Method for producing lead-calcium alloy | |
| CN103233138B (en) | Mg-Al series magnesium alloy grain-refining agent and preparation method thereof | |
| CN102672146A (en) | Method for compositely refining solidification structure of magnesium alloy by combination of current and Zr | |
| RU2448180C2 (en) | Preparation method of microcrystalline aluminium-silicone alloy combination | |
| CN107034374B (en) | A kind of method that villiaumite reaction method prepares Al-5Ti-1B intermediate alloy | |
| CN1030617C (en) | Al-Fe alloy using for aluminum steel deoxidation and method for prepn. of same | |
| CN109518040B (en) | Method for continuously preparing Al-Ti-B grain refiner by ultrasonic treatment | |
| CN101368237A (en) | A kind of preparation method of silicon particle reinforced zinc-based composite material | |
| CN102268573A (en) | Zinc-aluminum-titanium-boron intermediate alloy and preparation method thereof | |
| CN104404279A (en) | Aluminum-magnesium-beryllium intermediate alloy and preparation method thereof | |
| Zhou et al. | Forced convection rheomoulding process for semisolid slurry preparation and microstructure evolution of 7075 aluminum alloy | |
| RU2542191C1 (en) | Method of alloys manufacturing for aluminium alloys production | |
| RU2365651C2 (en) | Method of low-temperature production of fine-crystalline high-silicon aluminium-silicon alloy | |
| CN106544556A (en) | A kind of heat treatment method of precision aluminium-alloy template | |
| CN103014391B (en) | The alloy preparation method of a kind of improvement 2618 aluminium alloy micostructure | |
| CN102517477B (en) | Preparation methods of intermediate alloys of Al-Ti-B-N and Zn-Al-Ti-B-N and intermediate alloys obtained therethrough | |
| RU2466202C1 (en) | Method for obtaining aluminium-titanium-boron alloy combination | |
| CN103820667A (en) | Covering agent and aluminum-silicon alloy melt treatment method | |
| CN102719706B (en) | Zn-Al-Cr master alloy and preparation method and application thereof | |
| CN114182130A (en) | Refining agent for magnesium alloy with high rare earth content, preparation method and application method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130617 |